[发明专利]带有压力补偿的流量控制阀及流量高精度控制方法

说明书

带有压力补偿的流量控制阀及流量高精度控制方法，该方法包括以下步骤：步骤1：获取比例阀实验数据；步骤2：设计流量控制阀的位置环PID；步骤3：设计流量控制阀的压力补偿环PID；步骤4：设计多回路流量及压力控制阀PID；步骤5：训练ELM极限学习机控制模型；步骤6：设计多回路PID及ELM控制的压力补偿流量控制方法。本发明提取了通过流量控制阀的位置环PID流量控制阀的压力补偿环PID实现对流量控制阀的闭环输出，提高了流量控制阀的控制精度，同时将回路流量及压力控制阀PID作为主控制，ELM控制模型作为辅助控制有效地消除了PID控制中出现的误差，实现流量阀的高精度流量和压力控制。

技术领域

本发明涉及流体控制领域，特别设计带有压力补偿的流量控制阀及流量高精度控制方法。

背景技术

目前流体控制领域对流量控制的流量阀主要是电液伺服阀和电液比例控制阀。电液伺服阀具有制造难度高，控制要求高，成本高并且对流体清洁度比较敏感等缺点；而电液比例控制阀只能在压力不变的情况下对流量进行比例控制，在进行流量控制过程中输入口和输出口的压力变化又将直接影响流量的变化，不能进行流量的精准控制。如果能够发明一种不随压力变化的流量控制阀必将在各种工业领域得到广泛应用。

一般比例阀可以线性的将电信号转化为管道的流量，而当阀芯处于零位时，比例阀将产生较大的死区，对于以零位为工作点的闭环系统，阀芯的死区将会严重影响系统的控制质量。所以想要获得良好的流量控制阀控制效果，就必须尽量减少流量控制阀死区对系统的影响，减少系统压力的影响，即不能用单一的来控制阀芯位移。

发明内容

为了解决上述存在问题。本发明提供带有压力补偿的流量控制阀及流量高精度控制方法，解决比例阀的流量控制问题，并且配套设计带有压力补偿的流量控制阀。为达此目的：

本发明带有压力补偿的流量控制阀及流量高精度控制方法，具体步骤如下：

步骤1：获取比例阀实验数据，通过比例阀测试试验台测试不同压力下，流量阀芯线圈电流及所对应的阀芯位移，流量阀芯所对应的阀芯压力，压力补偿阀芯线圈电流及所对应的压力值；

步骤2：设计流量控制阀的位置环PID，基于步骤1获得流量阀芯线圈电流及所对应的阀芯位移关系后，将指令信号作为输入设定值，流量阀芯位移作为测量值，进行PID运算，得到线圈电流输出值；

步骤3：设计流量控制阀的压力补偿环PID，基于步骤1获得流量阀芯及所对应的压力关系后，将流量阀芯位移作为输入设定值，压力作为测量值，进行PID运算，得到压力补偿阀芯线圈电流输出值；

步骤4：多回路流量及压力控制阀PID，将位置环PID作为前级PID控制，压力补偿环PID作为后级PID控制，组成多回路流量及压力控制阀PID；

步骤5：训练ELM极限学习机：将流量阀芯位移与指令偏差、压力补偿阀芯位移与压力偏差作为输入，流量阀芯线圈和压力补偿阀芯线圈电流输出值作为输出训练ELM控制模型；

步骤6：设计多回路PID及ELM控制的压力补偿流量控制方法，将多回路流量及压力控制阀PID作为主控制，ELM控制模型作为辅助控制，补偿控制目标与实际之间的测量误差。

作为本发明方法进一步改进，所述步骤2中设计流量控制阀的位置环PID如下：

将流量控制阀的指令信号U(t)作为输入，将阀芯位移标定后的数据x(t)作为测量值，计算指令信号和标定后位移的偏差err₁(t)：

err₁(t)＝U(t)-x(t) (1)

通过流量控制阀的位置环PID运算，得到位置环阀芯线圈的电流输出I(t)：